(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転盤の上面を押圧して回転操作する回転操作型入力デバイスの操作感触を測定する操作感触測定装置であって、
前記入力デバイスを搭載して回転する回転ステージと、
前記回転ステージに搭載された前記入力デバイスの回転盤上面を押圧する接触子と、
前記接触子の位置を制御する接触子制御機構と、を有し、
前記接触子の端部には、接触子が前記入力デバイスの回転盤上面を押圧する際に、その上面から受ける垂直方向の応力を検出する垂直方向荷重センサが具備され、
前記接触子とその保持部との間には、接触子に作用する回転ステージの円運動接線方向の応力を検出する回転方向荷重センサが具備されること、
を特徴とする操作感触測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の操作感触測定装置であって、
前記接触子制御機構は、前記入力デバイスの回転盤上面に対する前記接触子の位置と姿勢を制御すること、
を特徴とする操作感触測定装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の操作感触測定装置であって、
前記接触子に具備される前記垂直方向荷重センサは、分布型の感圧センサであること、
を特徴とする操作感触測定装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れかに記載の操作感触測定装置であって、
前記接触子の端部は低弾性の材料で構成されており、
前記垂直方向荷重センサは直接、または、低弾性体を介して、前記入力デバイスの回転盤上面から受ける垂直方向の応力を検出すること、
を特徴とする操作感触測定装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れかに記載の操作感触測定装置であって、
前記入力デバイスを搭載して固定する固定ステージと、
前記固定ステージに搭載された前記入力デバイスの回転盤上面を、人の手指が押圧して回転操作するときに固定ステージに作用する力を検出する力覚センサと、を備える初期条件測定手段を有し、
前記接触子が前記接触子制御機構に制御されて前記回転ステージに搭載される前記入力デバイスの回転盤上面を押圧し、前記回転ステージの回転を開始するときの押圧条件は、その初期条件測定手段で取得されるデータに基づいて決定されること、
を特徴とする操作感触測定装置。
【請求項６】
請求項５記載の操作感触測定装置であって、
前記初期条件測定手段は、前記固定ステージに搭載される入力デバイスの回転盤上面上に設置される分布型の感圧センサをさらに含んで構成されること、
を特徴とする操作感触測定装置。
【請求項７】
回転盤の上面を押圧して回転操作する回転操作型入力デバイスの操作感触を測定する操作感触測定方法であって、
前記入力デバイスを回転ステージに搭載し、接触子が前記入力デバイスの回転盤上面を押圧するように、接触子制御機構によって位置を制御され、
その状態で前記回転ステージの回転を開始し、前記接触子の端部に設けられた垂直方向荷重センサで前記入力デバイスの回転盤上面から受ける垂直方向の応力を検知し、前記接触子とその保持部との間に設けられた回転方向荷重センサで前記接触子に作用する回転ステージの円運動接線方向の応力を検知すること、
を特徴とする操作感触測定方法。
【請求項８】
請求項７記載の操作感触測定方法であって、
入力デバイスの操作感触を測定する前に、前記入力デバイスを固定ステージに固定して搭載し、力覚センサを用いて、人の手指が前記入力デバイスの回転盤上面を押圧して回転操作するときに固定ステージに作用する力を検出し、
前記入力デバイスを回転ステージに搭載し、前記接触子が上記力覚センサで検出したデータに基づいて決定される押圧条件で、前記入力デバイスの回転盤上面を押圧するように、前記接触子制御機構によって制御されること、
を特徴とする操作感触測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に搭載されるスイッチなどの入力デバイスの操作感触を測定する操作感触測定技術に関し、特に、回転盤の上面を押圧して回転操作する形態の回転操作型入力デバイスの操作感触を測定する操作感触測定装置及び操作感触測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
家電やモバイル製品などに用いられる入力デバイスにはプッシュ、スライド、回転など様々な操作様式があるが、近年急速に進んだ軽薄短小化、多機能化により限られたスペース、数の入力デバイスで多種多様な操作を実現する必要性が生じてきており、複雑化、複合化した入力デバイスには単に入力機能を満足するだけでなく、煩雑な操作であっても負担無く快適に利用できるような「操作感触」を有することが期待されている。
【０００３】
この入力デバイスを提供する上では、製品価値向上の観点からもユーザーやセットメーカーが期待する「操作感触」を的確に反映することが欠かせないが、その実現には操作感触に強い影響を与える動作特性を正確に把握して製品に投影する必要がある。
【０００４】
ここで、入力デバイスの動作特性評価にはこれまでにいくつかの手法が報告されている。例えば特許文献１では操作部品の操作部に電磁駆動部の可動部を当接させ、操作時の位置と力の関係を電磁駆動部材の可動部の位置と力の関係から求める手法が提案されている。
【０００５】
また、特許文献２には、回転軸を摘んで回す形態の回転操作型電子部品について、その回転軸をチャックで保持して回転させて回転荷重を検出する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１６０２１２号公報
【特許文献２】特開平１１−３３７４２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来技術は、例えば特開２００３−３６７６７号公報に記載される複合スイッチに含まれるような、回転盤の上面を手指で押圧して回転操作する形態の回転操作型入力デバイスの操作感触を測定することができないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る操作感触測定装置は、回転盤の上面を押圧して回転操作する回転操作型入力デバイスの操作感触を測定する。この操作感触測定装置は、入力デバイスを搭載して回転する回転ステージと、回転ステージに搭載された入力デバイスの回転盤上面を押圧する接触子と、接触子の位置を制御する接触子制御機構と、を有し、接触子の端部には、接触子が入力デバイスの回転盤上面を押圧する際に、その上面から受ける垂直方向の応力を検出する垂直方向荷重センサが具備され、接触子とその保持部との間には、接触子に作用する回転ステージの円運動接線方向の応力を検出する回転方向荷重センサが具備されること、を特徴とする。
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係る操作感触測定方法は、回転盤の上面を押圧して回転操作する回転操作型入力デバイスの操作感触を測定する。この操作感触測定方法は、入力デバイスを回転ステージに搭載し、接触子が入力デバイスの回転盤上面を押圧するように、接触子制御機構によって位置を制御され、その状態で回転ステージの回転を開始し、接触子の端部に設けられた垂直方向荷重センサで入力デバイスの回転盤上面から受ける垂直方向の応力を検知し、接触子とその保持部との間に設けられた回転方向荷重センサで接触子に作用する回転ステージの円運動接線方向の応力を検知すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、回転盤の上面を押圧して回転操作する回転操作型入力デバイスの操作感触を測定することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】操作感触測定装置１００の側面図。
【図２】操作感触測定装置１００のシステム構成例を示す図。
【図３】操作感触測定装置１００の処理フロー例を示す図。
【図４】回転ステージ２０上に入力デバイス１１を搭載する方法を説明するための図。
【図５】入力デバイス１１の回転盤の中心と回転ステージ２０の回転中心線とが一致した状態を示す図。
【図６】接触子４０が入力デバイス１１の回転盤上面を押圧している状態を示す図。
【図７】図１の破線Ｂで囲まれた部分の上方拡大斜視図。
【図８】図１の破線Ｂで囲まれた部分の下方拡大斜視図。
【図９】垂直方向荷重センサがアレイセンサである場合の概念図。
【図１０】（Ａ）は回転方向荷重センサ４３の出力と回転角度との関係例を、（Ｂ）は垂直方向荷重センサ４１の出力と回転角度との関係例を示す図。
【図１１】（Ａ）は接触子４０の形状例１、（Ｂ）は接触子４０の形状例２、（Ｃ）は接触子４０の形状例３を示す図。
【図１２】取得したデータから操作特性を抽出する際の処理フロー例を示す図。
【図１３】変形例１に係る接触子４０’が入力デバイス１１の回転盤上面を押圧している状態を示す図。
【図１４】（ａ）は剛体４０’ｂ上に垂直方向荷重センサ４１が設けられ低弾性体４０’ａを介して入力デバイス１１の回転盤上面から応力を受ける例、（ｂ）は垂直方向荷重センサ４１が低弾性体４０’ａによって挟まれ、低弾性体４０’ａを介して入力デバイス１１の回転盤上面から応力を受ける例、（ｃ）は接触子４０’の形状を人指型形状とした場合の例を示す図。
【図１５】初期条件測定手段１１０の側面図を示す図。
【図１６】実施例２に係る操作感触測定装置２００の処理フロー例を示す図。
【図１７】接触状態を測定する際の処理フロー例を示す図。
【図１８】設定初期条件を抽出する際の処理フロー例を示す図。
【図１９】（Ａ）は入力デバイス１１の回転盤上面上に分布型の感圧センサ１４０を設置した場合の初期条件測定手段１１０の側面図、（Ｂ）は上面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜考察＞
特許文献１を利用することにより、プッシュ形式などの単純な操作スイッチについて一定の現象解析は行えるが、回転操作型入力デバイスにこの技術を適用してその回転の操作感触を測定することはできない。操作感触測定装置の可動部(接触子)に回転操作をさせる駆動、及びその回転トルクの反力の測定が、特許文献１記載の技術によっては実行不可能だからである。
【００１３】
特許文献２は、回転軸を摘んで回す形態の回転操作型電子部品の回転荷重を検出することはできるが、特許文献１と同様に回転盤の上面を手指で押圧して回転操作する形態の回転操作型入力デバイスの操作感触を測定することはできない。
【００１４】
ここで特許文献２の技術の応用として、特許文献２に記載される装置のチャックや取付板に相当するような、回転盤上面に対して嵌合、或いは摩擦係合する治具を用意し、これを何らかの構成の回転荷重検出手段に連結して特許文献２と同様の方法を実施することは可能である。しかし、そのような方法によって測定されるのは、単なる回転荷重のデータであって、実際に人の手指で入力デバイスを操作する際に経験される操作感触を反映するものではなく、それとは著しく相違するものである。
【００１５】
具体的には、実際の操作感触は、回転盤の上面上の手指を接触押圧する接触位置、接触面積、垂直方向荷重、手指と上面とがなす角度等の入力デバイスへの入力に関わる諸条件、及び回転盤の上面に施される意匠すなわち表面形状、入力デバイスの操作部を構成する各部品の形状、摩擦、製品個体ごとの組立てのガタ等の入力デバイス自体またはその出力に関わる諸条件によって変化するものである。だが上記従来技術の応用によって測定されるのは、このような諸条件の影響を全く排除した単なる回転荷重のデータでしかない。
【００１６】
すなわち従来は、回転盤の上面を押圧して回転操作する回転操作型入力デバイスについて、上記諸条件を含んでなる実際の使用状況を考慮してその操作感触を客観的に測定する手段がなかった。そのため、具体的な操作感触の良し悪しは人間の主観に判断が委ねられてきた。しかしながら、この主観評価結果を製品設計にフィードバックすることは容易ではなく、操作感触を追及するに際しては長期間の試行錯誤が伴う結果となっていた。
【００１７】
ここで本発明は上記問題点を鑑みてなされたもので、入力デバイスの実際の操作状態を考慮しており、入力デバイスの入力操作部に荷重センサなどの物理量検知センサを任意荷重で接触させ、かつ、それと同時に入力デバイスの非稼動部を操作部品の動作方向と反対方向に制御駆動させることで操作時に発生する物理量の動作特性を取得することを特徴とした操作感触測定装置である。この構成により、評価すべき操作部品の形態・様式に寄らずにユーザーが実際に操作する際に感じ取る動作時の挙動を測定することができる。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
＜操作感触測定装置１００＞
図１は操作感触測定装置１００の側面図を、図２は操作感触測定装置１００のシステム構成例を、図３は操作感触測定装置１００の処理フロー例を示す。図１から３を用いて実施例１に係る操作感触測定装置１００を説明する。
操作感触測定装置１００は、回転ステージ２０、接触子４０及び接触子制御機構６０を有する。操作感触測定装置１００は、回転盤の上面を押圧して回転操作する回転操作型入力デバイス１１の操作感触を測定する。以下に処理の概略を説明する。
【００２０】
＜処理フロー＞
まず、測定者は回転ステージ２０に入力デバイス１１を搭載する（ｓ３０）。次にＰＣ３０を操作して、ステージ制御プログラム３３を起動し、回転ステージ２０の制御条件を入力する（ｓ３１）。例えば、回転ステージ２０が任意の速度（例えば、１〜１０ｒｐｍ）で正・逆方向に回転するように制御条件を入力する。
【００２１】
測定者は接触子４０の押圧条件をＰＣ３０に入力する（ｓ３２）。押圧条件とは、接触子制御機構６０を用いて回転開始前の制御ステージ２０に接触子４０を接触させる際の条件であり、例えば、接触子４０の位置、姿勢及び荷重値（入力デバイス１１の回転盤上面から受ける垂直方向の応力）等である。
【００２２】
測定者は押圧条件に合わせ、接触子制御機構６０を用いて、接触子４０の位置、姿勢等を制御し、さらに、ＰＣ３０にＺ方向自動微調部７１の移動量をマイクロメートル単位で入力する。ＰＣ３０は、コントローラ２６を介してＺ方向自動微調部７１に制御信号を入力する。Ｚ方向自動微調部７１は、制御信号に従って移動し、接触子４０のＺ軸方向の位置を微調整する（ｓ３３）。操作者は、接触子４０の端部に具備される垂直方向荷重センサ４１（詳細は後述する）から荷重値を取得し、押圧条件として入力した荷重値となるように微調整する。
【００２３】
垂直方向荷重センサ４１、回転方向荷重センサ４３及び４４のサンプリングを開始する（ｓ３４）。ＰＣ３０は、各センサで取得したアナログ信号を受け取り、アンプＡ／Ｄ変換部４６で増幅し、デジタル信号に変換する。
【００２４】
さらに、接触子４０が入力デバイス１１の回転盤上面を押圧した状態で、ｓ３１で入力した制御条件に合わせて、回転ステージ２０が回転する（ｓ３５）。ＰＣ３０内のステージ制御プログラム３３はコントローラ２６を介してドライバ２４に制御信号を入力する。さらに、制御信号に従って、回転モータ２３が回転し、回転モータ２３の回転軸に接続された回転ステージ２０が回転する。なお、回転モータ２３及びＺ方向自動微調部７１は、電源２５から駆動に必要な電力を得る。
【００２５】
所定の時間（または、所定の角度）経過後に、測定者の操作によって、または、自動的に、操作感触測定装置１００は、回転ステージ２０の回転を停止し、各センサのサンプリングを停止する（ｓ３６）。
ＰＣ３０内のデータ取得・解析プログラム３１は、各センサのサンプリングで取得したデータを保存する（ｓ３７）。
【００２６】
所定のサンプル数に達している場合には、処理を終了し、達していない場合には、ステージ制御条件入力（ｓ３１）から処理を繰り返す（ｓ３８）。なお、条件の一部だけを変更したり、同じ条件でサンプリングのみ（ｓ３４〜ｓ３７）を繰り返してもよい。以下、各部の詳細を説明をする。
【００２７】
＜回転ステージ２０＞
回転ステージ２０は、入力デバイス１１を搭載し、回転する。例えば、回転ステージ２０は円形板状である。図４は回転ステージ２０上に入力デバイス１１を搭載する方法を説明するための図である。図５は入力デバイス１１の回転盤の中心と回転ステージ２０の回転中心線とが一致した状態を示す図である。
【００２８】
まず、回転ステージ２０上に矩形板状の固定プレート２１をネジ２１ａ，２１ｂ等で固定する。固定プレート２１は、入力デバイス１１を回転ステージ２０に固定する際のアジャスターである。回転ステージ２０の回転中心線と入力デバイス１１の回転盤の中心がほぼ一致するように、固定プレート２１上に入力デバイス１１を置く。
【００２９】
次に、位置決めカバー２６のテーパ孔２６ａに入力デバイス１１が入るように、入力デバイス１１を位置決めカバー２６で覆う。位置決めバー２８を位置決めカバー２６の（テーパ孔２６ａと反対面に設けられる）貫通孔２６ｂに徐々に下ろす。位置決めバー２８の中心は、回転ステージ２０の回転中心線上に位置する。そのため、位置決めバー２８が位置決めカバー２６の貫通孔２６ｂに収まると、位置決めカバー２６及び入力デバイス１１の回転盤の中心も回転ステージ２０の回転中心線と一致する。一致した状態で、固定プレート２１上に入力デバイス１１の非操作部１１ａをネジ２１ｃ等で固定する。なお、上述の例では貫通孔２６ｂを径一定の円筒状としたが、その一部に上方に向かって径が拡大するテーパ部を設け、回転ステージ２０の回転中心線と、位置決めカバー２６及び入力デバイス１１の回転盤の中心が一致していない場合には、その貫通孔２６ｂのテーパ部と位置決めバー２８のテーパ部２８ｃが係合して位置決めカバー２６及び入力デバイス１１の回転盤の中心が回転ステージ２０の回転中心線方向にずれるように構成してもよい。
【００３０】
中心が一致していない状態で得られるデータは、人が操作した場合に得られる感触とは全く違うものとなるため、上記方法により、中心を一致させる。なお、位置決めバー２８の支持部２８ａは操作感触測定装置１００に接続しており、操作感触測定装置１００を操作することで、Ｘ−Ｙ平面上の位置を変えずに、上下動する。
＜接触子制御機構６０による接触子４０の制御方法＞
図１を用いて、接触子制御機構６０による接触子４０の制御方法について説明する。接触子制御機構６０は、例えばＸ方向粗動ネジ６１、Ｘ方向粗動部６３、Ｘ−Ｙ方向微調部６５、Ｙ方向微調ネジ６７、Ｘ方向微調ネジ６９、保持部７０、Ｚ方向自動微調部７１、Ｚ方向粗動ネジ７３、Ｚ方向粗動部７５、姿勢調節ネジ７７、姿勢調節部７９を備える。
【００３１】
接触子制御機構６０は、押圧条件に従って接触子４０が入力デバイス１１の回転盤上面を押圧するように制御する。つまり、接触子制御機構６０は、接触子４０による入力デバイス１１の回転盤上面の接触、押圧の状態が、ｓ３２で入力した押圧条件と合うように接触子４０の位置、姿勢及び荷重値等を制御する。例えば、測定者がＸ方向粗動ネジ６１を回転させることで、Ｘ方向粗動部６３はＸ軸方向に移動し（例えば、移動量は±５０ｍｍ）、Ｙ方向微調ネジ６７、Ｘ方向微調ネジ６９を回転させることで、Ｘ−Ｙ方向微調部６５はそれぞれＹ軸方向、Ｘ軸方向に移動する。さらに、姿勢調節ネジ７７を回転させることで、図１の矢印Ａ方向に姿勢調節部７９は移動する。姿勢調節部７９を移動させることで、保持部７０及び保持部７０に保持される接触子４０の入力デバイス１１の回転盤上面に対する姿勢（角度）を変えることができる。姿勢を制御することでより、より人の手指に近い押圧条件で、操作感触データを取得することができる。
【００３２】
測定者がＺ方向粗動ネジ７３を回転させることで、Ｚ方向粗動部７５はＺ軸方向に移動する。Ｚ軸方向の位置は、荷重値に大きく影響を及ぼすため、マイクロメートル単位での調整が必要となる。そこで、測定者はＺ方向粗動部７５を移動した上で、後述する垂直方向荷重センサ４１が検出する入力デバイス１１の回転盤上面から受ける垂直方向の応力（荷重値）を確認しながら、ＰＣ３０にマイクロメートル単位の移動量を入力し、任意の荷重値となるように、ＰＣ３０の制御によりＺ方向自動微調部７１を移動させる。なお、任意の荷重値とは、入力デバイス１１の最小荷重値、最大荷重値、平均荷重値等であり、適宜設定する。また、接触子４０のＸ、Ｙ方向の位置や姿勢等も、ユーザーの通常利用する範囲を考慮して適宜設定する。
＜接触子４０及び接触子制御機構６０＞
図６は接触子４０が入力デバイス１１の回転盤上面を押圧している状態を示す。接触子４０の端部には、接触子４０が入力デバイス１１の回転盤上面を押圧する際に、その上面から受ける垂直方向の応力を検出する垂直方向荷重センサ４１が具備される。
【００３３】
図７は図１の破線Ｂで囲まれた部分の上方拡大斜視図、図８は下方拡大斜視図、図９は垂直方向荷重センサがアレイセンサである場合の概念図である。例えば保持部７０は保持部材７０ａ，７０ｂ，７０ｃからなり、回転ステージ２０の円運動接線方向において接触子４０を保持する保持部材７０ｂ、７０ｃと接触子４０との間にそれぞれ回転方向荷重センサ４３、４４が設けられる。
【００３４】
回転方向荷重センサ４３、４４は、例えばロードセルである。回転方向荷重センサ４３、４４によって、回転操作方向のがたつきや振動等を評価することができる。垂直方向荷重センサ４１は、例えば１．４ｍｍピッチの１０×１０の分布型の感圧センサ（アレイセンサ）である。人の手指は２ｍｍ程度以内の２点の刺激を区別することができないため、このような構成によって、より人の手指が受ける感触に近づけることができる。なお、アレイセンサを用いる場合には、押圧条件として、接触面積、荷重の分布等を加えてもよい。アレイセンサを用いることによって、回転盤上面に施される意匠すなわち表面形状が及ぼす微細な感触に係る力の分布を測定することができ、また、接触面積を測定することができる。
【００３５】
なお、参考文献１中には、人の触覚への入力振動数帯域（Frequency range）と、感触の様相（Sense modality）との関係が記載されている。
参考文献１：V.G.Chouvardas, A.N.Milioua and M.K.Hatalis,"Tactile displays: Overview and recent advances", Displays, July 2008, Volume 29, Issue 3, p.185-19
参考文献１によると、神経が発火するような振動数帯域は４つあり、それらの帯域に属する振動を触覚に入力すると、それぞれの様相すなわち「擦り」（stroking）、「圧覚」（pressure）、「振動」（vibration）、及び「皮膚の引張」（skin stretch）の感触として感じられる。この振動数帯域に属さない振動は、神経の発火を誘起しない。これらの感触の様相は、それぞれ特定の触覚の受容器が関わっていると考えられるため、アレイセンサを用いた操作感触測定装置１００による測定結果を用いることで、何れかの受容器で発火しやすい（感受性の高い）振動数を抽出し、生理現象に基づいた現象解析を行うことができる（参考文献１参照）。
【００３６】
なお、垂直方向荷重センサ４１は、接触子４０による入力デバイス１１の回転盤上面の押圧ないしその感触に係る力を測定し、上述のように接触子制御機構６０で制御される荷重値をモニタする作用も果す。
このような構成として、回転モータ２３を駆動することで、ユーザーが入力デバイス１１を操作する際に指先下で検知する変動と同等の動作挙動が取得できる。
【００３７】
＜実験結果＞
図１０（Ａ）は回転方向荷重センサ４３の出力と回転角度との関係例を、（Ｂ）は垂直方向荷重センサ４１の出力と回転角度との関係例を示す図である。
測定サンプルの入力デバイス１１は、回転盤に結合していて外周に山形状の凹凸を設けた環状のローターと、それに摺接する固定した板バネとでなる機構を具備している。そのため、回転方向荷重センサ４３の出力は山形状の凹凸の影響を受け、周期的な波形となっていることがわかる。垂直方向荷重センサ４１はアレイセンサであり、（Ｂ）は複数の感圧センサが検出した荷重の合計を表す。なお、アレイセンサを用いることにより、他に接触面積、ピーク荷重、荷重中心の変化等を測定することもできる。
【００３８】
＜効果＞
接触子４０は、入力デバイス１１を操作する人の手指を模擬する作用を果し、回転ステージ２０は、回転によってその手指による回転操作に代替する同等の入力操作を再現する作用を果す。垂直方向荷重センサ４１は、接触子４０による入力デバイス１１の回転盤上面の押圧ないしその感触に係る力を測定し、回転方向荷重センサ４３、４４は、接触子による回転盤の回転操作の反力を測定する。このような構成とすることによって、従来技術や従来技術を組合せることによっては、測定することができなかった回転操作型入力デバイスの操作感触を定量的に測定することができる。
【００３９】
また、複数の入力デバイスに対して同様の条件でサンプリングを行うことができるので、入力デバイス自体またはその出力に関わる諸条件によって発生する操作感触の違いも測定することができる。
【００４０】
なお、従来技術を単に組合せた場合には、入力デバイス１１を固定し、接触子４０を回転させる方法が考えられるが、その場合には、制御が複雑となる。本発明では、回転ステージ２０で入力デバイス１１を回転させることで、複雑な構成無しに、実際の利用状況を考慮した「操作感触」測定が可能な操作感触測定装置を構成することができる。
【００４１】
＜その他＞
回転ステージ２０に入力デバイスを固定する方法としては、固定プレート２１を用いず、入力デバイス１１を直接回転ステージ２０に固定する構成としてもよい。また、他の方法を用いて、入力デバイス１１の回転盤の中心と、回転ステージ２０の回転中心線を一致させてもよい。
【００４２】
また、接触子制御機構６０は、接触子の位置及び荷重値だけを制御する構成であってもよい。その場合、姿勢調節部７９、姿勢調節ネジ７７等を設けなくともよい。また、接触子制御装置６０は、少なくとも接触子４０の位置及び荷重値を制御できればよく、上述以外の従来技術によって、位置を制御してもよい。また、Ｙ軸方向に大きく接触子４０を移動させる必要がある場合には、Ｙ方向粗動ネジとＹ方向粗動部を設けてもよい。なお、保持部７０は、接触子制御機構６０に備えられ、接触子４０を保持する部分であればよく、上述の形状に限定されない。但し、回転ステージ２０の円運動接線方向において接触子４０を保持し、保持部７０と接触子４０との間には、それぞれ回転方向荷重センサが設けられる。また、Ｚ方向自動微調部は必ずしもＰＣ３０により制御されなくともよく、精度が良い装置であれば、手動等であってもよく、また他の方法であってもよい。また、押圧条件の荷重値となるように接触子４０のＺ方向を微調整する方法は、押圧条件として、測定者が荷重値を入力しておき、この荷重値と垂直方向荷重センサ４１から得られる荷重値とを比較し、ＰＣ３０の制御により、自動的に予め入力した荷重値までＺ軸方向に接触子を移動させる構成としてもよい。
【００４３】
なお、操作感触測定装置１００内部にＰＣ３０を組み込む構成であってもよい。
さらに、接触子４０は実施例１で示した形状以外の形状であってもよい。図１１の（Ａ）は接触子４０の形状例１、（Ｂ）は接触子４０の形状例２、（Ｃ）は接触子４０の形状例３を示す。接触子４０の姿勢を考慮しない場合には、（Ａ）の形状としてもよい。（Ｃ）の接触子は、人の手指の形状をしており、より人の手指に近い押圧条件で、操作感触データを取得することができる。また、垂直方向荷重センサ４１は、分布型の感圧センサ（アレイセンサ）以外のセンサ（分布型ではない感圧センサ等）であってもよく、また、複数のセンサで構成してもよい。また、回転方向荷重センサ４３、４４もロードセル以外の荷重センサであってもよく、また変位センサ等であってもよい。
【００４４】
また、取得したデータから操作特性を抽出する構成としてもよい。図１２はその際の処理フロー例を示す。まず、取得したデータを解析、比較し（ｓ４１）、操作特性を抽出する（ｓ４２）。例えば、ユーザーに入力デバイスを操作してもらい、その感触（操作反力やがたつき、ざらつき、滑らかさ等）をアンケート等により集計し、同じ入力デバイスを操作感触測定装置１００で測定する。測定結果とユーザーのアンケート結果からどのようなデータが、ユーザーにどのような感触を与えるかを推定し、ある感触を表す典型的なデータのパターンを作成する。
【００４５】
操作感触測定装置１００を利用し入力デバイス１１を測定することにより、定量的なデータを取得し、これとデータパターンを比較、解析し（ｓ４１）、操作特性を抽出することができる（ｓ４２）。このような構成により、ユーザーが感じる微妙な操作感触を検証することができ、その結果を設計にフィードバックすることで、所望の操作感触を有する入力操作部品を効率的に作製することが可能となる。また、これまで被験者の主観評価や単純なトルク測定、Ｆ−Ｓ測定などにより限定的に判定していた各種入力デバイスの操作感触について、操作感触測定装置１００は、複雑な構成や複合構造を持つデバイスであっても操作感触の良し悪しや微妙な操作性の違いなどの詳細な動作挙動を可視化することができ、個人の判断に寄らない操作感触測定装置として利用することも可能となる。
【００４６】
［変形例１］
実施例１と異なる部分についてのみ説明する。図１３は変形例１に係る接触子４０’が入力デバイス１１の回転盤上面を押圧している状態を示す。
変形例１に係る接触子４０’の端部は低弾性の材料で構成されており、垂直方向荷重センサ４１は、低弾性体４０’ａの外側に設けられ、直接、入力デバイス１１の回転盤上面から受ける垂直方向の応力を検出する。例えば、接触子４０’は、低弾性体４０’ａと剛体４０’ｂからなり、その大きさは平均的なユーザーの手指の大きさ等とする。低弾性体４０’ａは柔軟性の高い素材やゲル等であり、アスカーＣ１５前後（１０〜２０）とする。
【００４７】
このような構成とすることによって、接触子をより人の手指に近づけることができ、人の手指に作用する感触に近いデータを取得することができる。
【００４８】
但し、低弾性体４０’ａ、剛体４０’ｂ及び垂直方向荷重センサ４１の配置、形状は変更することができる。図１４（Ａ）は剛体４０’ｂ上に垂直方向荷重センサ４１が設けられ低弾性体４０’ａを介して入力デバイス１１の回転盤上面から応力を受ける例、（Ｂ）は垂直方向荷重センサ４１が低弾性体４０’ａによって挟まれ、低弾性体４０’ａを介して入力デバイス１１の回転盤上面から応力を受ける例、（Ｃ）は接触子４０’の形状を人指型形状とした場合の例である。
【００４９】
なお、（Ｃ）の場合、剛体４０’ｂを人の手指における骨を模擬するように形成し、低弾性体４０’ａを人の手指における肉を模擬するように形成し、手指で操作するときに回転盤上面と接触する手指の腹に該当する部分（低弾性体４０’ａの外側）に垂直方向荷重センサ４１を設置することによって、さらに人の手指に近い感触を測定することができる。但し、この場合も、低弾性体４０’ａの内側に垂直方向荷重センサ４１を配置してもよい。
【実施例２】
【００５０】
＜操作感触測定装置２００及び初期条件測定手段１１０＞
図２を用いて実施例２に係る操作感触測定装置２００を説明する。なお、図２中において、実施例２の操作感触測定装置２００で新たに加わった構成については破線で表す。
操作感触測定装置２００は、操作感触測定装置１００の構成に加え、初期条件測定手段１１０を有する。図１５は初期条件測定手段１１０の側面図を示す。初期条件測定手段１１０は、固定ステージ１２０と力覚センサ１３０を備える。
【００５１】
＜固定ステージ１２０＞
固定ステージ１２０は、入力デバイス１１を搭載して固定する。例えば、固定ステージ１２０は回転ステージ２０と同様に円形板状であり、入力デバイス１１の回転盤の中心と固定ステージ１２０の中心とが一致するように入力デバイス１１を搭載する。実施例１で説明した回転ステージ２０上に入力デバイス１１を搭載する方法と同様の方法により、中心が一致するように搭載することができる。なお、その際、位置決めバー２８の中心は、固定ステージ１２０の中心を通る垂線と一致する。
【００５２】
＜力覚センサ１３０＞
力覚センサ１３０は、固定ステージ１２０に搭載された入力デバイス１１の回転盤上面を、人の手指１３が押圧して回転操作するときに固定ステージ１２０に作用する力を検出する。力覚センサには、多軸のセンサ、特に６軸力覚センサを用いるのが好適であり、回転盤上面の手指１３による押圧の過程で垂直方向の応力の大きさとともにその手指の上面に対する角度（姿勢）をも直ちに検出できる。
【００５３】
＜処理フロー＞
図１６は実施例２に係る操作感触測定装置２００の処理フロー例を示す。測定者はＰＣ３０の初期条件抽出プログラム１３５を起動し、初期条件測定手段１１０を用いて接触状態を測定する（ｓ１）。任意のユーザーが手指１３で入力デバイス１１を操作し、力覚センサ１３０が、接触状態を測定する。接触状態とは、接触時の回転盤上面に係るＺ方向の荷重値や、力の方向等である。なお、力の方向が手指１３の方向と同じであると仮定し、力の方向を回転盤上面に対する手指の角度、姿勢とする。このような構成とすることにより、実際の使用状況に即した押圧条件を求めることができる。
【００５４】
初期条件抽出プログラム１３５は、初期条件を抽出する（ｓ２）。この初期条件を回転ステージ２０の回転を開始するときの押圧条件とする。
【００５５】
実施例１と同様の方法により操作感触を測定する（ｓ３、図３のｓ３０〜ｓ３８）。全ての入力デバイス１１の測定が完了していない場合には（ｓ３９）、次の入力デバイス１１について、接触状態の測定から処理を繰り返す（ｓ１〜ｓ３）。全ての入力デバイス１１の測定が完了している場合には（ｓ３９）、処理を終了してもよいし、さらに、実施例１の＜その他＞で説明したように、操作特性を抽出する構成としてもよい（ｓ４）。
【００５６】
図１７は接触状態を測定（ｓ１）する際の処理フロー例を示す。まず初期条件測定手段１１０（の力覚センサ１３０）は、任意のユーザーの手指１３の接触を検知する（ｓ１１）。接触を検知すると、力覚センサ１３０は、サンプリングを開始し（ｓ１２）、接触が検知されている間、サンプリングを続ける。ユーザーがその手指１３を回転盤上面から離すと、力覚センサ１３０が荷重の除去を検知し（ｓ１３）、サンプリングを停止する（ｓ１４）。初期条件抽出プログラム１３５は、サンプリングによって取得した接触状態を表すデータをＰＣ３０に渡す。ＰＣ３０は、アンプＡ／Ｄ変換部４６で増幅し、デジタル信号に変換したデータを図示しない記憶部にデータを保存する（ｓ１５）。サンプリング人数が所定の人数に達した場合には、測定を終了し、達していない場合には、次の人の接触状態を測定する（ｓ１６）。
【００５７】
図１８は初期条件を抽出（ｓ２）する際の処理フロー例を示す。ＰＣ３０は、初期条件抽出プログラム１３５に保存したデータを入力する（ｓ２１）。初期条件抽出プログラム１３５は、データを集計し（ｓ２２）、初期条件を抽出する（ｓ２３）。初期条件として抽出する値は、一つであってもよいし、複数であってもよい。一つの場合には、例えば任意のユーザー全ての接触時の回転盤上面に係るＺ方向の荷重値の平均値や力の方向（を表す値）の平均値等である。また、複数の場合には、荷重値等の分布の５％〜９５％に存在するデータを全て、またはその一部を初期条件として抽出してもよい。
【００５８】
抽出した初期条件を、実施例１の図３のｓ３２で入力する押圧条件として用いる。接触子４０がこの押圧条件に従って、接触子制御機構６０に制御されて、回転ステージ２０に搭載される入力デバイス１１の回転盤上面を押圧する。操作感触測定装置２００は、その状態で、回転ステージ２０の回転を開始する。
【００５９】
＜効果＞
力覚センサ１３０が、人の手指１３が回転盤上面を押圧する垂直方向の応力と、手指と回転盤上面とがなす角度とを検出或いは算出し、出力する。初期条件測定手段１１０は、人の手指１３の操作を接触子４０によって再現し、回転操作を再現する際の初期条件としての接触子制御機構６０の駆動の条件を決定することができる。このような構成により、ユーザーの操作に近づけることができ、より適切な測定が可能となる。また、測定者の経験等により生じるバラつきをなくすことができる。つまり、実施例１の場合には、測定者により初期条件の設定が異なり、測定結果にバラつきが生じる可能性があるが、本実施例であれば、ユーザーの操作を再現するため、測定者に関係なく適切な初期条件を設定することができる。
【００６０】
＜その他＞
初期条件測定手段１１０は、固定ステージ１２０に搭載される入力デバイス１１の回転盤上面上に設置される分布型の感圧センサ１４０をさらに含んで構成される。図１９（Ａ）は入力デバイス１１の回転盤上面上に分布型の感圧センサ１４０を設置した場合の初期条件測定手段１１０の側面図を、（Ｂ）は上面図を示す。
【００６１】
このような構成によって、接触子制御機構の駆動のより微細な条件を決定する手段を提供する。例えば、ユーザー操作時の接触面積や力の分布を得ることができ、接触子４０の端部に具備される垂直方向荷重センサも分布型感圧センサとし、接触子制御機構６０によって接触子４０の制御する際の初期条件に反映する。このような構成とすることで、操作感触測定装置２００が測定するデータをより人の手指が入力デバイスを操作したときに得られるデータに近づけることができる。また、分布型感圧センサ１４０により、手指１３のＸ−Ｙ方向の位置を検出することができ、これも初期条件に反映することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１００、２００  操作感触測定装置
２０  回転ステージ
４０、４０’  接触子
６０  接触子制御機構
１１０  初期条件測定手段
１２０  固定ステージ
１３０  力覚センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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